基于ESP32的12路舵机控制板

 1.产品简介

采用ESP32-WROOM模组作为主控，引出12路GPIO输出PWM信号驱动舵机，板载MPU6050模块，同时引出UART、IIC接口，可接入屏幕以及其他功能模块。电源方案采用两级LDO稳压，可用2S、3S电池供电，适合作为四足机器人、机械臂等舵机执行机构的控制器。

2.应用场景

• 舵机云台
• 四足机器人
• 舵机机械臂
• 其他使用舵机驱动的机器人项目

3.产品概述

本产品设计用于八自由度四足机器人运动控制，充分利用ESP32的GPIO，共引出了12路舵机接口，便于拓展更多自由度的机器人，不需要额外的PWM控制芯片，有效控制了硬件成本。添加IMU模块用于姿态反馈控制，引出IIC接口，可接入OLED显示屏用于机器人状态信息显示和表情交互，引出串行通信接口，可作为运动控制层与上层平台通信，各模块可按需添加，拓展灵活性较高。利用ESP32芯片内置的射频控制模块，还可添加WIFI图传、蓝牙远程控制等功能。

4.产品参数

• 主控：ESP32-WROOM模组
• IMU：MPU6050模块
• 屏幕：0.96寸OLED模块，驱动芯片SSD1306
• 工作电压：根据LM1084输入电压，电池供电范围为6.5V-20V，推荐2s航模电池
• 程序烧录接口：Type-C接口，CH340串口自动下载
• PCB：72mm×60mm双层板

5.使用说明

5.1 电路工程文件

使用立创EDA专业版设计，可直接从编辑器导入工程文件压缩包 ProProject_ESP32_PyApple_control.zip 查看。

5.2 功能接口说明

具体功能接口见下图：

注意事项：

• IMU和OLED屏幕使用同一IIC接口，二者共同使用时需注意总线冲突问题。
• 开关接口与电池接口均使用5mm接线柱，可根据需求选择接入方式。

5.3 程序烧录

使用串口自动下载电路烧录程序，Type-C数据线连接电脑即可下载程序。下载前请确保电脑已安装CH340驱动程序，并在Aruino中选择对应的开发板和端口号。

5.3 示例代码说明

代码基于Arduino平台开发，语言为C/C++。主要为各模块基本功能测试，包含示例如下：

servo_test ：舵机测试程序，基于ESP32-LEDC库生成控制舵机的PWM信号。

mpu6050_test ：MPU6050测试程序，需要先在Arduino IDE中搜索下载mpu6050驱动库：

SSD1306 ：OLED屏幕显示文字、图片测试程序，需要先下载SSD1306驱动库：

dog_remote_control ：本项目所开发的八自由度四足机器人控制程序，包含四足运动控制、蓝牙遥控等，集成各个功能模块，每个模块源码由.cpp+.h文件构成，具体说明如下：

• myBlueTooth.cpp：对ESP32蓝牙控制器进行简单封装的数据收发模块
• ik.cpp：包含运动学逆解算法，用于生成舵机执行角度
• trot.cpp：包含对角小跑步态轨迹生成算法
• motions.cpp：包含舵机初始化代码和机器人动作控制程序

6.备注     

• 电路器件成本在25元左右（不考虑OLED屏幕模块）。
• 编号U6的MPU6050模块不包含在元件清单中，可在附件完整BOM中查看购买链接。
• 本项目开源部分仅包括电路板设计文件和程序源码，不包括四足机器人结构相关资料，若有需要请查看附件文件夹 相关资料 。
• 附件文件提供内容说明如下：
• 功能示例源码：软件示例代码和四足机器人源码；
• 电路资料：电路设计源工程文件、原理图、完整BOM表；
• 结构设计资料：四足机器人结构相关资料；
• 手机蓝牙遥控APP(仅支持安卓平台)。

7.测试视频

视频中依次测试了舵机控制、姿态传感器角度获取、OLED屏幕显示以及将主控板安装到四足机器人上进行的遥控功能演示。